干旱和复水对大豆(Glycine max)叶片光合及叶绿素荧光的影响

选用河南省大面积种植的大豆品种豫豆29作为实验材料,通过研究逐步干旱和旱后复水条件下大豆叶片光合、叶绿素荧光等指标随土壤水分的动态变化规律,以期为大豆的水分高效利用提供理论依据。研究发现,在土壤相对含水量高于46.5%时,虽然随着土壤相对含水量的下降,豫豆29仍可以保持它的叶片水分状态;豫豆29的叶片净光合速率在土壤水分中等条件下最大,在土壤相对含水量为64.3%时,它比对照组高出11.2%(P<0.01);在实验的第3d,处理组的土壤相对含水量降为46.5%,叶片水势与对照组相比降低了7.2%(P>0.05),净光合速率为对照组的89.6%(P<0.05),但气孔导度却迅速下降为对照组的44.7%(P<0.01),这说明与叶片的光合和水分状况相比,豫豆29的气孔对土壤水分的匮缺更加敏感。复水后,豫豆29叶片的水势、净光合速率、气孔导度和叶绿素荧光等值都可以得到迅速的恢复,并在实验的最后接近对照组的水平,这表明豫豆29的叶片光合在水分胁迫解除后有迅速恢复的能力。     

干旱和复水对大豆光合生理生态特性的影响

选用大豆作为实验材料,研究干旱和复水对大豆光合生理的影响,以期为大豆抗旱栽培和高效利用水分提供理论依据.通过研究发现,在土壤相对含水量高于47%时,处理组大豆凌晨叶片水势和对照组相比基本没有下降,但当土壤相对含水量低于47%时,处理组叶片水势急剧下降,表现为一定的阈值反应,存在明显的凌晨叶水势临界值.大豆开花前期叶片的凌晨叶水势阈值约为-1.02MPa,低于此临界值,叶片水势急剧下降,叶片净光合速率也明显降低.研究发现,在实验的第3天,处理组土壤相对含水量为47%,叶片水势与对照组相比下降了7%,蒸腾速率为对照组的67%,净光合速率为对照组的90%,水分利用效率比对照组高35%,这说明大豆的蒸腾比光合对干旱更敏感.因此,可利用这一结果采取适度干旱等措施达到节水增产的目的.复水后大豆叶片水分状况得到改善,大豆叶片的净光合速率和蒸腾速率都表现为接近于直线的上升,气孔导度的恢复也很快,这表明大豆存在着胁迫解除后快速生长的特征.但是,干旱对大豆的生长等生理过程是否存在滞后效应,滞后效应的大小等问题还需要进一步的研究.     

基于景观连接度的森林景观恢复研究——以巩义市为例

景观连接度是研究景观促进或阻碍生物体或某种生态过程在斑块间运动的程度。基于景观连接度原理,借用景观连接度指数,在地理信息系统支持下,探讨了巩义市丘陵和低山地区森林景观在不同景观距离阈值下连接度的变化,确定了分析森林景观连接度的合适距离阈值。在此基础上分析了要恢复为森林景观的农业斑块的重要值的大小,确定了对要恢复为森林景观的每一农业景观斑块对新形成的森林景观的连接度贡献大小,并结合区域地形特征,明确了森林恢复之初的重要斑块的选取及恢复的先后次序。结果显示,在不同的距离阈值下,低山地区森林景观的整体连通性指数值(IIC)都大于丘陵地区森林景观的IIC值;森林景观的适宜距离阈值,在丘陵地区可选择750 m,在低山地区可选择500 m,或者更小尺度;通过农业景观斑块重要值(dIIC)确定的对森林景观连接度作用起"非常高"和"高"的斑块的数量非常少,但对森林景观连接度的贡献作用却比较大。提出的基于景观连接来分析在森林恢复时重要斑块的选取的方法,具有一定的可操作性与实用性,对区域生态恢复和生态建设具有重要意义。     

陆地生态系统植物功能群研究进展

从植物功能群角度探讨陆地生态系统功能与稳定性维持机理、植物对环境变化的适应与响应以及水分、养分利用效率等成为当前生态系统生态学研究的主要技术路线.植物功能群的提出和研究,为研究复杂的生态系统提供了一个良好的方法和途径.综述了陆地生态系统功能群方面的最新研究进展,介绍了植物功能群定义的发展历程,详细比较了植物功能群划分的依据及方法,对于植物功能群与群落稳定性之间的关系、植物功能群对群落生产力的影响以及植物功能群与环境因子的动态关系等进行了深入讨论.这些研究资料表明,植物功能群整合了功能及对环境响应相似的一类植物,但植物功能特征不是绝对的、单一的,所以对植物功能群就会有不同的理解,会有不同的定义及划分方法.许多研究者从不同的角度、尺度来对植物功能群进行研究,这些研究结果有不同的针对方向和目的,使人们可以从不同的角度更全面的理解复杂的陆地生态系统.学者们在研究生态系统时,或多或少地总要与植物功能群相联系,这大大拓宽了植物功能群的应用范围.所有前人的研究使植物功能群的概念、划分、方向、应用等诸方面越来越清晰.这要求应有一个规范、统一、明确的植物功能群研究方案,这样能使对植物功能群的研究更加深入,能整合全球所有植物功能群的相关研究.     

干旱胁迫下紫花苜蓿根系形态变化及与水分利用的关系

采用盆栽实验方法研究了紫花苜蓿(品种:陇东和阿尔冈金)根系形态、生物量、蒸腾耗水量等对持续干旱的反应及与水分利用效率(WUE)间的关系,以期揭示紫花苜蓿对干旱胁迫的适应机制。结果表明:干旱胁迫使得紫花苜蓿根系形态特征在年季间、茬次间和品种间发生了显著变化,主要表现为主根伸长生长受到抑制、主根直径变细、侧根和根系总长度伸长生长则被促进、根系表面积和直径≥1mm的侧根数目显著增加、根系生物量下降,这是紫花苜蓿对干旱逆境的适应策略,但这种适应性存在限度。另一方面,干旱胁迫条件下紫花苜蓿草产量和蒸腾耗水量也因生长年限、茬次和品种的不同而呈现不同程度的降低。紫花苜蓿根系形态性状(总根长、根系生物量与根冠比)与植株水分利用效率间具有显著的相关性,其中根重对水分效率的影响是第一位的。WUE在根系形态与冠层水分消耗的协同变化下得到有限提高。对干旱的耐性最终表现为第2年第1年、第1茬和第2茬第3茬、陇东阿尔冈金。     

基于植物功能群的生态系统服务形成与维持机制研究

生态系统可以从“结构-功能-服务”3个层次来理解,其中服务是人类的主观感受或效用。维持高质量的生态系统服务还需从生态系统的自然属性入手。结构和功能是生态系统服务形成和维持的内在机制,而植物是生态系统结构和功能的核心驱动力。植物功能群具有特定功能的植物组合,其中优势植物功能群控制着生态系统的结构和功能。生态系统服务的概念、分类与植物功能群密切相关,植物功能群是生态系统与生态系统服务间更直接的桥梁。建立生态系统服务与植物功能群间的联系,使相关研究有更明确的指向,在深化理论研究的同时使研究成果更容易落地。生态系统服务的形成、维持机制与植物功能群的内在联系主要体现在4个主要方面：(1)植物功能群的内在适应性特征和外在效应是生态系统服务形成的基础;(2)植物功能群的多功能特性为生态系统服务协同提供了可能;(3)植物功能群间替代和互补效应可以提升生态系统服务质量和稳定性;(4)植物功能群能够提供基于自然的生态系统服务修复问题解决方案。     

黄河中下游农业景观中景观简化对传粉昆虫多样性的影响——以巩义市为例

在农业景观中,传粉昆虫的生存繁衍与半自然生境的面积大小有关。集约化生产方式使半自然生境比例逐渐减少,农田比例不断增加,随着景观简化梯度的变化(农田比例逐渐增大),传粉昆虫群落多样性将会发生怎样的变化?选择黄河中下游典型农区巩义市为研究区域,采用诱捕盘法(Pan traps)进行农田、林地的传粉昆虫取样,以21个样点作为景观简化梯度(农田比例范围5%—86%)的呈现,基于每个样点的传粉昆虫多度和丰富度变化来探究景观简化对传粉昆虫多样性的影响。结果显示:区内累计捕获传粉昆虫39660头,优势类群包括双翅目(Diptera)、膜翅目(Hymenoptera)、鞘翅目(Coleoptera)等。采用逐步回归分析及线性拟合后发现景观简化程度与传粉昆虫多度和丰富度呈显著负相关(P0.05);景观简化对传粉昆虫类群间的影响也是有差异的,其中对鞘翅目多度的影响最为密切(R~2=0.27),同时对膜翅目和双翅目也有较大影响(R~2=0.14、R~2=0.11),景观简化与鳞翅目多度呈正相关;随景观简化的程度加深,农田生境中膜翅目多度呈显著下降趋势(P0.05),而林地中膜翅目多度变化不明显。在未来的景观规划中,应着重考虑传粉昆虫中鞘翅目类群的栖息地变化及食物资源状况。依据研究结果建议林地生境中应注重保护现有的自然植被群落,在人工林中可以种植一定面积的蜜粉源植物;农田生境内对杂草群落、半自然生境斑块进行合理规划的基础上,还可以种植线性景观植物作为传粉昆虫的食物源。     

盐胁迫对冬小麦幼苗干物质分配和生理生态特性的影响

以冬小麦(Triticum aestivum L.)品种周麦18(Zhoumai18)和豫麦49(Yumai49)为材料,采用盆栽培养,研究100、250、350 mmol/L和450 mmol/L NaCl 浓度胁迫下,小麦幼苗干物质分配、根系特征、叶绿素含量、游离脯氨酸含量和根系活力变化规律.结果表明,随着盐分浓度的增加,两个品种小麦的叶面积、地上干重以及根的长度显著减小;根系干重、根直径、根表面积、根体积、根系活力以及叶绿素含量呈先上升后下降趋势,在250 mmol/L NaCl处理下达最大.叶绿素a/b随NaCl浓度升高而上升.随盐分浓度变化周麦18叶片游离脯氨酸含量高而变化幅度大,450mmol/L处理组的含量高于对照组1.5倍.供试品种冬小麦耐盐阈值为250～350 mmol/L.     

开花期土壤短期干旱和复水对大豆光合作用和产量的影响

以大豆(Glycine max)为材料,研究开花期土壤水分变动对叶片光合生理以及产量形成的影响,以期为大豆的节水栽培和水分高效利用提供理论依据。研究发现,大豆叶片气孔导度(Gs)对土壤水分的匮缺更加敏感。干旱胁迫降低了叶片的净光合速率(Pn),但复水后,叶片水势和净光合速率等在实验过程中都可以得到迅速恢复,并且蒸腾速率(Tr)、气孔导度和胞间CO2浓度(Ci)在复水后的第3天与对照相比显著提高,表现出一定的超补偿效应。研究发现,在开花期即使短期的土壤干旱,也会对大豆后期的生物量及其分配产生较大的影响,开花期干旱和复水,显著降低了大豆叶片和茎的生物量,使根茎比提高16.7%(P<0.05),收获指数增加26.3%(P<0.05)。     

伊洛河流域草本植物群落物种多样性

生物多样性沿环境梯度的变化是生物多样性研究的重要内容,环境梯度包含了多种环境因子(海拔高度、水热条件、人类扰动等)的综合。以伊洛河流域草本植物群落为对象,沿河从入黄河口到河源地选取典型样地调查研究伊洛河流域草本植物群落物种多样性及其分布格局。结果表明:物种丰富度和Shannon-Wiener多样性指数沿河均稍呈"S"型曲线变化,不同群落类型中分布格局差别不大,各群落类型中的物种丰富度和多样性均呈现出中游丘陵山地交界区最高,上游河源区次之,下游平原地区最低的趋势;β多样性指数的变化趋势与α多样性较一致,总体上呈现出中游丘陵山地区物种更替速率较快,平原区更替较慢;在流域内上游河源地属于自然植被区,人为干扰较轻,具有较高的物种多样性,物种替代主要受物种的竞争扩散能力和生境条件的制约;在下游平原农业区,人类活动强烈,区域内以人工生态系统为主,物种组成简单,物种替代具有跳跃性的特征,主要受人类活动的制约;在中游从自然生态系统向农业生态系统的过渡区域,人类活动的扰动有一定的强度,导致该区域内自然分布种和伴人种混合生长,具有较高的物种多样性和较快的物种替代速率。总体上伊洛河流域草本植物群落物种多样性分布格局强烈的受到人类活动的影响,物种替代速率较高。